JPS5825270B2 - 薄膜ｅｌ表示パネル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交流電界の印加によってＥＬ （Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍ１ｎｅｓｃｅｎｃｅ ）
発光を呈する薄膜ＥＬ素子を使用したＥＬ表示装置に対
して有効な技術となるＥＬ表示パネルの構造に関するも
のである。

従来、交流動作の薄膜ＥＬ素子に関して、発光層に規則
的に高い電界（１０６Ｖ／ｃｍ程度）を印加し、絶縁耐
圧、発光効率及び動作の安定性等を高めるために、０．
１〜２．０ｗｔ％のＭｎ（あるいはＣｕ、Ａｔ、Ｂｒ等
）をドープしたＺｎＳ、Ｚｎ５ｅ等の半導体発光層をＹ
２Ｏ３、ＴｉＯ２等の誘電体層３上でサンドインチした
三層構造ＺｎＳ：Ｍｎ（又はＺｎ５ｅ ：Ｍｎ）ＥＬ素
子が開発され、発光緒特性の向上が確かめられている。

こｑ薄膜ＥＬ素子は数ＫＨｚ の交流電界印加によって
高輝度発光し、しかも長寿命であるという特徴を有して
いる。

またｉこの薄膜ＥＬ素子の発光に関しては印加電圧を昇
圧していく過程と高電圧側より降圧していく過程で、同
じ印加電圧に対して発光輝度が異なるといったヒステリ
シス特性を有していることが発見され、そしてこのヒス
テリシス特性を有する薄膜）ＥＬ素子に印加電圧を昇圧
する過程に於いて、光、電界、熱等が付与されると薄膜
ＥＬ素子はその強度に対応した発光輝度の状態に励起さ
れ、光、電界、熱等を除去して元の状態に戻しても発光
輝度が高くなった状態に留まるといったメモリー現象が
存在することが知られている。

そしてこのメモリー現象を有効に活用して薄膜ＥＬ素子
をメモリー素子に利用する薄膜ＥＬ素子応用技術が現在
産業界で研究開発中である。

薄膜ＥＬ素子の１例としてＺｎＳ：Ｍｎ薄膜ＥＬ１素子
の基本的構造を第１図に示す。

第１図に基いて薄膜ＥＬ素子の構造を具体的に説明する
と、ガラス基板１上にＩｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２等の透明電
極２、さらにその上に積層してＹ２Ｏ３、ＴｉＯ□、Ａ
ｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ、、ＳｉＯ２等からなる第、１の誘
電体層３がスパッタあるいは電子ビーム蒸着法等により
重畳形成されている。

第１の誘電体層３上にはＺｎＳ：Ｍｎ 焼結ペレット
を電子ビーム蒸着することにより得られるＺｎＳ発光層
４が形成されている。

この時蒸着用のＺｎＳ：Ｍｎ焼結ペレットには活性物質
となるＭｎが目的に応じた濃度に設定されたベレットが
使用される。

Ｚｎ８層４上には第１の誘電体層３と同様の材質から成
る第２の誘電体層５が積層され、更にその上にＡ１等か
らなる背面電極６が蒸着形成されている。

透明電極２と背面電極６は交流電源７に接続され薄膜Ｅ
Ｌ素子が駆動される。

電極２，６間にＡＣ電圧を印加すると、ＺｎＳ発光層４
の両側の誘電体層３，５間に上記ＡＣ電圧が誘起される
ことになり、従ってＺｎＳ発光層４内に発生した電界に
よって伝導帯に励起されかつ加速されて充分なエネルギ
ーを得た電子が、直接Ｍｎ発光センターを励起し、励起
されたＭｎ発光センターが基底状態に戻る際に黄色の発
光を行なう。

即ち、高電界で加速された電子がＺｎＳ発光層４中の発
光センターであるＺｎサイトに入ったＭｎ原子の電子を
励起し、基底状態に落ちる時略々５８５０Ａ０をピーク
に幅広い波長領域で、強い発光を呈する。

上記の如き構造を有する薄膜ＥＬ素子はスペース・ファ
クタの利点を生かした平面薄型ディスプレイ、デバイス
として、文字及び図形を含むコンピューターの出力表示
端末機器その他種々の表示装置に文字、記号、静止画像
、動画像等の表示手段として利用することができる。

第２図に従来より実施されている薄膜ＥＬパネルの１例
を示す。

この薄膜ＥＬパネルは第１図に於ける透明電極２及び背
面電極６が帯状に成形され、互いに直交する如く複数本
配列されたマトリックス電極構造が採用されており、透
明電極２と背面電極６が平面図的に見て交叉した位置が
パネルのｌ絵素に相当する。

第２図に基いて説明すると、ガラス基板１上に平行配列
された透明電極２、第」の誘電体層３、ＺｎＳ発光層４
が順次積層され、ＺｎＳ発光層４上にはＳｉ３Ｎ４膜５
ａとＳｉ３Ｎ４膜５ａ上に重畳されたＡｌ２Ｏ３膜５ｂ
とから成る第２の誘電体層が２層構造で積層され、更に
上記透明電極２と直交する方向に平行配列された背面電
極６が第２の誘電体層上に設けられ、薄膜ＥＬ素子が構
成されている。

この薄膜ＥＬ素子を封止するため、ガラス基板１と背面
ガラス板８０周縁部は接着固定され、外囲器が構成され
ている。

外囲器内には薄膜ＥＬ素子が内蔵されるとともにシリコ
ンオイル等の絶縁用液体９が封入されている。

また透明電極２及び背面電極６のリード端子部１０はガ
ラス基板１と背面ガラス板８の接合部を介して外囲器外
部へ延設され、駆動制御用回路（図示せず）と電気的に
接続されている。

透明電極２及び背面電極６を介して交流電圧を印加する
とガラス基板１の前面より絵素単位の発光表示が実行さ
れる。

薄膜ＥＬパネルは従来のブラウンＷ（ＣＲＴ）と比較し
て動作電圧が低く、同じ平面型ディスプレイ ・デバイ
スであるプラズマディスプレイパネル（ＦＤＰ）と比較
すれば重量や強度面で優れており、液晶（ＬＣＤ）に比
べて動作可能温度範囲が広く、応答速度が速い等多くの
利点を有している。

また純固体マトリックス型パネルであるため動作寿命が
長（、そのアドレスの正確さとともにコンピューター等
の入出力表示手段として非常に有効なものである。

上記薄膜ＥＬパネル内に内蔵された薄膜ＥＬ素子を構成
する各薄膜層は透明度が極めて高いものであり、ガラス
基板１より入射して外部光は各薄膜層を透過して背面電
極６まで達する。

背面電極６へ到達した外部光はその一部が背面電極６で
反射され、また背面電極６の配列間隙へ侵入した光はそ
のまま背面方向へ通過する。

背面電極６での光反射は背面電極６に光吸収機能を付与
することにより抑止できるが、背面電極６の配列間隙を
通過した光は支持基板等で反射され、薄膜ＥＬパネル内
へ再入射される。

従って表示背景を形成する上で、これを完全に吸収する
必要が生じ、従来より有効な技術の開発が切望されてい
た。

本発明は上記問題点に鑑み、背面電極６の配列間隙を通
過した光を吸収することにより、ＥＬ発光と反射光の相
互干渉を防止し、発光絵素と非発光絵素間のコントラス
ト比を向上させるとともに発光表示を鮮明にする背景色
を付与して表示品位を改善した新規有用な薄膜ＥＬパネ
ルを提供することを目的とするものである。

以下、本発明を実施例に従って図面を参照しながら詳細
に説明する。

第３図は本発明の１実施例の説明に供するマトリックス
電極構造薄膜ＥＬパネルの要部構成断面図である。

パイレックス等の耐熱ガラスから成るガラス基板１上に
第２図同様帯状成形された透明電極２が平行配列され、
その上に第１の誘電体層３、ｚｎＳ発光層４が積層され
ている。

またＺｎＳ発光層４上にはＳ ｉ ３ Ｎ４膜５ａ、Ａ
ｌ２Ｏ３膜５ｂから成る２層構造の第２の誘電体層が堆
積されている。

第２の誘電体層を構成するＡｌ２Ｏ３膜５ｂ上には背面
電極の光反射を防止するため、Ａ１２０３−ｘ膜１１が
多段積層されている。

Ａ１２０３−Ｘ膜１１＆！Ａｌ２Ｏ３の酸素原子が脱落
したもので、アルミニウムに近似した特性を呈する酸化
アルミナである。

Ａ１２０３−ｘ膜１１の形成はＡｌ２Ｏ３膜５ｂ上に数
回の分割蒸着によって多層膜を積層することにより行な
う。

本実施例はこの多層膜を３層構造としている。

即ち、Ａｌ２Ｏ３膜５ｂ上に１５０℃の温度で膜厚１０
λ〜５０−λ程度の第１段層を真空蒸着し、酸素リーク
した後、その表面を酸化させる。

次に第１段層上に第２段層を同様にして真空蒸着するが
膜厚は第１段層よりも厚くする。

更に酸素リーク工程を経て第３段層を第２段層上に同様
に真空蒸着する。

上記多層膜から成るＡ１２０３− 膜１１上にＡＩ金属
層を１５０℃以上の温度で膜厚１０００〜１００００人
に制御しながら蒸着して背面電極１３とする。

背面電極１３はＡｌ２Ｏ３膜５ｂ上に全面積層されたＡ
１２０３−ｘ膜１１及びＡＩ金属層を所定のパターン形
状に従ってエツチングすることにより帯状に平行配列さ
れる。

この時、同時にＡ１２０３−ｘ膜１１もエツチング加工
されるが、Ａｌ２Ｏ３膜５ｂはエツチングされないで残
存する。

多層膜から成るＡ１２０３−Ｘ膜１１の介在により、Ｅ
Ｌパネル内に侵入した光は、この Ａｌ２Ｏ３膜１１で吸収され、従って背面電極１３より
反射される反射光は大幅に減少する。

このため、ガラス基板１側より肉眼観察した場合、背面
電極１３は黒色化された背景となる。

背面電極１３の黒色化機構としては上記 Ａ１２０３− 膜１１を多段積層する以外にモリブデ
ン（Ｍｏ）等の金属膜を層設することによっても構成さ
れる。

即ち、この金属膜の介在により、金属膜の界面作用等を
介して光が吸収され背面電極１３が黒色化される。

上記構成から成る薄膜ＥＬ素子はガラス基板１上に載置
された皿状の背面ガラス板８で構成される外囲器内にシ
リコンオイル等の絶縁用液体９とともに封入されている
。

また透明電極２、背面電極１３はその端部がリン青銅板
、銅−ベリリウム合金板等から成るリード端子１００片
端と接続され、リート電子１０を介して給電される。

リード端子１０は外囲器外部で第１の回路基板１４方向
に折曲され、その他端は第１の回路基板１４と電気的及
び機械的に接続される。

リード端子１０は□本実施例ではフィルムリード線を使
用している。

薄膜ＥＬ素子を内蔵した外囲器はこのリード端子１０に
より第１の回路基板１４に対し一定距離を隔てた浮遊状
態で弾性的に支承されている。

リード端子１０の接続は両面プリント基板から成る第１
の回路基板１４上に被着された銅箔等に直接半田付け、
ロウ付は等の処理を施こすことにより行なう。

背面ガラス板８の第１の回路基板１４側表面上には黒色
または青色ビニール等から成る合成皮膜が被覆され、あ
るいは黒色系または青色系の光反射率の小さい遮蔽膜が
塗装または吹付け、貼付けその他の方法で設けられ、背
景膜１５が構成されている。

背景膜１５は背面電極１３の配列間隙を通過した光を吸
収するとともに薄膜ＥＬ素子に対する表示用背景色を付
与して表示を鮮明にする。

第１の回路基板１４にはダイオード・アレイ等の集積回
路他ＩＣ，ＬＳＩ等の電子部品１６が基板１４而に取り
付けられた部品コネクター１６′を介してＤ Ｉ Ｐ
（Ｄｕａｌｌｎ Ｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ ）法
により搭載され、あるいは高耐圧ＭＯ８ＩＣ１６“、ト
ランジスタ、ゲー）ＩＣ等が実装されて薄膜ＥＬ素子の
駆動回路が構成されている。

また電子部品はその接続端子を両面プリント基板に貫通
挿入しＥＬ表示パネル取付側より半田等によって直接接
続することもできる。

第１の回路基板１４と平行に対向配置された第２め回路
基板１７上には同様に各種の電子部品１６が搭載され、
駆動回路、制御回路、その他の回路が構成されている。

第１の回路基板１４と第２の回路基板１７との電気的接
続は基板周縁の互いに対向する主面上に設けられたコネ
クタ一端子１８．１９を機械的に嵌合することによって
行なわれる。

回路基板は２層以上の多層基板とすることも当然に可能
である。

各回路基板間の機械的接続は基板隅部に設けられたビス
孔に取付ビス２０を挿入固定することにより行なわれ、
各回路基板は一体的に連結される。

以上により回路基板上に搭載され、回路基板と一体化さ
れた薄膜ＥＬパネルが構成されている。

情報処理用としてこの薄膜ＥＬパネルを使用する場合、
駆動回路は走査用駆動回路、データー用駆動回路及びゲ
ート回路が必要となるが各駆動回路をそれぞれ各別に分
類して各回路基板に搭載すれば回路構成の簡素化、整列
化を計ることができる。

制御回路、駆動回路等を介してリード端子１０より透明
電極２及び背面電極１３に電圧を印加するとガラス基板
１よりＺｎＳ発光層４のＥＬ全発光基く絵素学位の表示
が実行される。

この時ガラス基板１より素子内部へ侵入した外部光は背
面電極１３に到達する前に誘電体層５ｂと背面電極１３
間に介在する光吸収用のＡ １２０３− Ｘ膜１１で吸
収されまた背面電極１３０間隙を透過した光は背景膜１
５で吸収されるため、反射光としてガラス基板１より外
部へ出射されることがなく、黒色化された背景が得られ
る。

薄膜ＥＬ発光素子は自発光型素子であることにより、発
光層から発生した強いＥＬ光は表示面方向と背面方向へ
進行するが、背面方向へ進行した光は背面電極界面の光
吸収膜による黒色化機構及び透明容器背面の背景膜によ
り二重に設けられた光吸収作用によって消滅し、このた
め表示面方向へ進行する光のみが高いコントラストを有
して取り出される。

従って良好な表示品位が維持される。

以上詳説した如く本発明によれば、薄膜ＥＬパネルの発
光時に発光色を極めて鮮明にすることができ、コントラ
スト比及び見掛は上の輝度を高くする。

また背面電極の配列模様が見えにくくなり表示装置とし
ての商品価値が向上する等多大な効果を得ることができ
る。

尚、上記実施例はマトリックス型電極構造の黄□色薄膜
ＥＬパネルについて説明したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、セグメント型電極構造、その他につ
いても、また緑色、赤色等の薄膜ＥＬパネルについても
当然に適用可能であり発光層、電極層等を多段形成した
多色薄膜ＥＬパネルにも応用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の薄膜ＥＬ素子の基本的構造を示す断面構
成図である。 第２図は従来の薄膜ＥＬパネルの１例を示す要部断面構
成図である。 第３図１は本発明の１実施例の説明に供する薄膜ＥＬパ
ネルの要部断面構成図である。 ２・・・・・・透明電極、４・・・・・・ＺｎＳ発光層
、５ａ・・・・・・Ｓｉ３Ｎ４膜、５ｂ・・・・・・Ａ
ｌ２Ｏ３膜、８・・・・・・背面ガラス板、１１・・・
・・・Ａ１２０３−Ｘ膜、１３・・・・・・背面電極、
１４・・・・・・第１の回路基板、１５・・・・・・背
景膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電圧印加によりＥＬ全発光呈する薄膜ＥＬ素子を透
   明容器内に収納して成る薄膜ＥＬ表示パネルに於いて、
   前記薄膜ＥＬ素子のパターン成形された背面電極と素子
   構成膜との界面に光吸収機能を有する膜を介在して前記
   背面電極面を黒色化するとともに前記透明容器の背面領
   域に黒色系又は青色系背景膜を形成したことを特徴とす
   る薄膜ＥＬ表示パネル。